JPS6028225B2 - 無効電力供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電力系統に接続され、無効電力を供給制御
することにより、系統の安定化を図る無効電力供聯合装
置に関するものである。

第１図は、従来の無効電力供給装置の１例を単線結線図
で示したものである。

図に於て、１は電力系統の送配電線、２は進相無効電力
を供給（遅相無効電力を消費）する手段で、リアクトル
２１と、逆並列サイリスタ２２との直列体から成る。な
お、逆並列サイリスタ２２はサイリスタ２２ａ，２２ｂ
から構成される。３は遅相無効電力を供ｖ給（進相無効
電力を消費）するコンデンサ、４はサイリスタ２２の点
弧を制御する制御装置である。

５は電力系統の電圧信号を伝える信号線である。

次に動作について説明する。

制御装置４は電力系統の電圧波形に同期して、サィリス
タ２２に点弧信号を印加する。サィリスタ２２が点弧す
れば、第２図に示すごとく系統電圧Ｖに対しり／２位相
遅れのりアクトル電流ｉＬ（無効電流）が流れ、点弧位
相によりｉＬの大きさは制御出来る。他方、電力系統の
特性より無効電力供給量により系統電圧は上下する。即
ち、サィリスタ２２の導通角を拡げて供Ｖ給する進相無
効電力量を増加させると電力系統の電圧は下がり、導通
角を小さくすると電圧は上昇する。この事を用いて、電
力系統の電圧を検出して、その値を一定の基準値に保つ
様に点弧信号を印加する。この様な動作を行っている従
来の無効電力供給装置では、制御装置４は、同期の基準
として、電力系統の電圧波形を使用しているので、電力
系統に事故を生じた場合、その波形が乱れて誤動作を起
し易いと云う欠点があった。又、電力系統が多相の時、
仮えば３相の時、１線地総事故の様に不平衡事故が生じ
ると、第３図（第３図にはＷ相が事故を起した場合につ
いてベクトル表示してある。）に示す様に平均電圧は低
下するので、電圧を維持するため制御装置４は電圧を上
げる様に点弧信号を発生する。従って、事故相と同時に
健全相も電圧が上昇すると云う問題があった。さらに、
事故発生の場所及び位相によっては、第４図に示すごと
く、系統電圧の正、負半サイクルの電圧値が大きく変化
し、この為リアクトル２１の磁束変化をさまたげ、リア
クトル電流ｉＬは零点を切らず、サイリスタ２２は消孤
出来なくなり、制御不能に陥る。

この結果、最大量の進相無効電力を供給し、系統電圧は
益々低下し、系統不安定に移行する。この発明は上記の
様な従釆の装置の欠点を除去するためになされたもので
、トランスの２次側に竹／６なる位相差を持って運転さ
れる２組の３相進相電力供給手段を設け、事故時に於て
は事故の種類により、所定（サィリスタ消孤不能に陥る
側）の組の３相無効電力手段のサィリスタを順方向蟻圧
印加中導適状態で作動させ、換言すればダイオード動作
させ、他の粗のサィリスタを全阻止状態にすることによ
り、電力系統事故の影響を除去し、装置の動作を安定化
し、系統への悪影響を防止するものである。

さらに他の目的は、この無効電力供給装置の発生する高
調波を低減し、且つ上記第１の目的を達成するものであ
る。以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第５図に於て、６は星状接続された１次巻線６１ｕ，６
１ｖ，６１ｗが、電力系統の送配電線ｌｕ，ｌｖ，ｌｗ
の各相にそれぞれ接続されたトランスで１次巻線と同相
の２次巻線６２ｕ，６２ｖ，６２ｗとその端子群６３ｕ
，６３ｖ，６３ｗ及びこれに対し巻線比がそれぞれ１／
ノ３なる巻線６４ｕ，６５ｗによりベクトル合成され１
次巻線に対し汀／６なる位相差を有する２次巻線と同一
の電圧を誘起する３次巻線端子６６×、同じく巻線６４
ｖと６５ｕによる端子６６ｙ巻線６４ｗと６５ｖによる
端子６６ｚ、及び雲相成分を流すために環状接続された
４次巻線６７ｕ，６７ｖ，６７ｗを有する。一方、上記
２次及び３次巻線のそれぞれの端子６３ｕ，６３ｖ，６
３ｗ，６６×，６６ｙ，６６ｚには、それぞれリアクト
ル２１Ｕ’Ｖ’Ｗ’×’ｙ，ｚと逆並列サィリス夕２２
ｕ’Ｖ’Ｗ’×’ｙ，ｚが直列接続されている。サィリ
スタ２２の点弧を制御する制御装置４は、通常の運転時
の点弧パルスを発生させる点弧制御回路４１と、この出
力を処理する論理和回路４２ａ，４２ｂと論理積回路４
３ａ，４３ｂ、さりこ論理反転回路４４ａ，４４ｂで構
成され、それぞれのサイリスタ２２ｕ〜２２ｚに接続さ
れている。（図では上記論理回路は各サィリスタに対し
一括して示しているがそれぞれ各サィリスタに対し独立
して設けられている）。又、４５，４６は信号線で、通
常の系統故障検出リレーなどにより系統が１線地絡事故
１に時には信号線４４に、２線短絡事故２ＬＳ時には信
号線４５に、それぞれ正常時と異なる信号が印加される
様構成されている。以下、この様に構成されたこの発明
の実施例の動作を説明する。

先ず、系統正常時は、信号線４４，４５に“ＬＯＷ”レ
ベルの信号が印加され、論理和回路４２論理鰭回路４３
は何ら作用せず全てのサィリスタ２２は通常の点弧制御
回路４１の指令通りに点弧する。処でこの場合、前述の
ごとくトランスの２次巻線と３次巻線はｍ／６だけ位相
差を有し、電圧が等しい為、これに接続されたりアクト
ル２１ｕ，２１×の電流心 ｉｘもィンダクタンスの値
が等しい場合第６図にその波形を示すごとく竹′６だけ
位相差を有する。

同一振中の波形となる。処でこのｌｕはトランスの２次
巻線６２ｕをｉｘは３次巻線６４ｕと６５ｗを通って流
れる。ｉｖとｉｙ、ｉｗとｉｚについても同様に第５図
より明らかである。この結果１次巻線には第７図に示す
ごとくベクトル合成された電流ｉＵＴ，・ｖＴ，ｉｗＴ
が流れ、その波形は第６図に示すごとく高調波が低減し
ている。

（１水土１次高調波以外は含まない）次に系統の１線地
絡事故ＩＬＧ時、仮えば第３図のごとくｗ相電圧が正常
時の１／２以下になった場合、トランス６の２次巻線６
２ｗの電圧も１′２以下に低下し、事故発生位相によっ
ては、前述のごとくＩＪァクトル２１ｗに印加される電
圧の正と負の値が２倍以上変化し、リアクトル電流ｉｗ
が零を切らずサィリスタ２２ｗは消弧出来ない可能性が
ある。

処でこのＩＬＯ事故発生により制御装置４の信号線４５
には“Ｈｉｇｈ”レベルの信号が印加され、論理和回路
ｊ２ａの働きによりトランスの２次巻線に接続されたサ
ィリスタ２２ｕ，２２ｖ，２２ｗは全て事故期間中ゲー
ト信号が加えられ導適状態となる。即ちサィリスタはダ
イオードとして動作する。他方信号線４５の信号は論理
反転回路４４ｂにより“ＬＯＷ”レベルに変換され、論
理積回路４３ｂに加えられるため、トランスの３次巻線
に接続されたサィリスタ２２×，２２ｙ。２２ｚには、
事故期間中ゲート信号が加えられず阻止状態となる。

この結果、上述のサィリスタ消弧不能になる可能性のあ
る期間はその粗のサィリスタを全導通、即ちダイオード
動作させ他の組のサィリスタを全阻止させることにより
、この期間系統に対しては常にリアクトル設備容量の半
分が接続された事になる。

即ち最大能力の半分の進相無効電力を安定に供給する。
又、今リアクトル２１ｕ〜２１ｚのトランス１次側換算
インピーダンス値と、コソデンサ３ｕ，３ｖ，３ｗのイ
ンピーダンス値を等しく選べば正常時リアクトルによる
最大進相供ｖ給電力はコンデンサによる遅相供給電力の
２倍となっている為、事故時、造相電力を半分にすれば
系統に対する総合無効電力供給量は零とすることが出来
る。このときリアクトル電流ｉｗ‘ま零とならずサィリ
スタ２２ｗは消弧出きなくなったとしても、事故時無効
電力供給装置を系統から切り離したのと等価になり、こ
の状態で事故が除去されるまで待機することで、何ら系
統に対する悪影響を与えず安定に運転出来る。尚、系統
の事故が除去されれば、信号機４５は“ＬＯＷ”レベル
になり、各サイリスタは正常時のゲート信号が供給され
る。

又、系統電圧も回復するため、サィリスタの消弧も行わ
れ、直に正常制御状態に復帰出来る。次に系統２線短絡
事故２ＬＳについて説明する。

（仮にＵ相とＷ相短絡して電圧は正常時の１／２以下に
なったとする。）前述のＩＬＧの場合と同様、この場合
リアクトル２１×の電流が零点を切らずサィリスタ２２
×が消弧不能に陥る可能性がある。処で２ＬＳ事故発生
と共に信号線４６に“Ｈｉｇｈレベルの信号が印加され
、３次巻線に接続されたサィリスタ２２×，２２ｙ，２
２ｚに全て事故期間中ゲ−ト信号が印加され、導通させ
る。他方２次巻線に接続されたサィリスタ２２ｕ，２２
ｖ，２２ｗにはゲート信号が印加されず事故全期間にわ
たって阻止される。この結果、制御不能に陥いる事なく
、ＩＬＧの場合同様、最大能力の半分の進相無効電力を
安定に供給出釆る。又コンデンサ３による遅相無効電力
と打消し、総合して系統への供孫舎無効電力量を零とす
ることも出釆る。なお、ＩＤＣと２ＬＧが同時に発生（
重大事故で系統電圧低下がはげしい）すれば、論理反転
回路４４ａ，４４ｂの作用により、論理和回路４３ａ，
４３ｂに“ＬＯＷ”レベルの信号が加わり、全てのサイ
リスタ２２はゲート信号が印加されない阻止状態になり
、コンデンサ３による遅相電力のみ供ｖ給され、系統電
圧を維持すべく作用する。

さらに以上の説明は系統事故としてＩＬＧと２瓜につい
て述べたが、系統事故の袷んど（９５％以上）が上記い
ずれかであり、又これ以外の重大事故ではこの無効電力
供孫舎装置の制御に関係なく安定性が決定され易いため
、実用上、上記２種類の事故に対する安定性が確保され
ればよい。又、上記実施例で信号線４５には１線地絡時
、信号線４６には、２線短絡時にそれぞれ“Ｈｉｇｈレ
ベルの信号が印加されるとしたが、信号線４５には全て
の地絡時ＩＬＧ，２ＬＧ，３Ｌ０、信号線４６には全て
の線間短絡時２は，３瓜に信号を印加しても良い事は上
記説明より理解出釆る。

第８図はこの発明に係る無効電力制御装置の他の一実施
例を示す回路構成図である。

第５図との相異は、三次巻線６７ｕ，６７ｖ，６７ｗは
星形結線これ、サイリス夕２２×，２２ｙ，２２ｚは三
角接続されていることである。

しかし、その機能は第５図の回路と全く同一である。す
なわち、サィリスタ２２×の電流ｉｘは、三次巻線６７
ｗ，６７ｕを通って流れるので２次巻線６２ｕの電流よ
り青く３び）進んだ電流なり、その位相は第５図のｉｘ
と同一となる。電流ｉｙ．ｉｚも第５図のｉｙ，ｉｚと
同一の電流となる。従ってこの場合も１次巻線に流れる
電流は第７図のようになる。この発明は、相電圧と同一
位相となる２次巻線を設けて、相電圧が低下する地縦故
障時の対策をおこない、線間電圧と同一位相となる電流
が流れる３次巻線を設けて、糠間電圧が低下する短絡故
障時の対策をおこなうものである。

以上のごとくこの発明によれば電力系統に接続されたト
ランスの１次巻線と同相の２次巻線及びｍ／母相差の電
流が流れる３次巻線にそれぞれリアクトルと逆並列サィ
リスタの直列回路を設け、系統地絡事故時には２次巻線
側のサィリスタを全導通、他を全阻止、線間短絡事故時
には３次巻線側のサィリスタを全導通、他を全阻止する
ことにより、正常時の高調波低減と共に事故時の安定動
作を確保する無効電力供給装置が実現出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の無効電力供給装置の構成図、第２図はそ
の動作説明の為の波形図、第３図は３相の電力系統にお
いて送配電線が一線地絡した場合の系統電圧のベクトル
図、第４図は、事故時の無効電力供給菱道の動作説明の
為の波形図、第５図は本発明による無効電力供Ｖ給装置
の実施例の構成を示す図、第６図、第７図はその動作を
説明するためのベクトル図及び波形図、第８図はこの発
明の他の一実施例図である。 図に於て１は電力系統の送配電線、２は進相無効電力供
給手段、２１はＩＪァクトル、２２は逆並列サイリスタ
、３は遅相無効蟹力を供給するコンデンサ、４は制御装
置、５は電力系統の電圧信号を伝える信号線、４１は逆
並列サイリスタを通常時に点弧制御する制御手段、４２
ａ，４２ｂは論理和回路、４３ａ，４３ｂは論理糟回路
、４４ａ，４４ｂは論理反転回路、４５は接地事故指示
信号線、４６は線間短絡事故指示信号線、６は変圧器、
６１ｕ，６１ｖ，６１ｗは第１の巻線、６２ｕ，６２ｖ
，６２ｗは第２の巻線、６４ｕ，６４ｖ，６ ４ｗ，６
５ｕ，６ ５ｖ，６ ５ＶＶ，６ ７ｕ，６７ｖ，６
７ｗは第３の巻線である。 なお各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。第
１図第２図 第３図 第４図 第６図 第７図 図 山 船 図 〇 船

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電力系統に接続されて遅相無効電力を供給するコン
   デンサと、該コンデンサに並列接続された第１の巻線と
   、該第１の巻線と同位相の第２の巻線と該第２の巻線に
   対して所定位相異なる電流が流れる第３の巻線を有する
   変圧器と、該変圧器の上記第２の巻線の電流の流通角を
   制御する第１の制御スイツチング装置と、該第１の制御
   スイツチング装置に直列に接続されて進相無効電力を供
   給する第１のリアクトルと、上記変圧器の上記第３の巻
   線の電流の流通角を制御する第２の制御スイツチング装
   置と、該第２の制御スイツチング装置に直列に接続され
   て進相無効電力を供給する第２のリアクトルと、上記第
   １および第２の制御スイツチング装置に制御信号を与え
   る制御装置とを備えた無効電力供給装置において、上記
   電力系統に地絡故障が生じたとき、上記制御装置が上記
   第１の制御スイツチング装置を導通状態に制御し且つ上
   記第２の制御スイツチング装置を非導通状態に制御する
   ことを特徴とする無効電力供給装置。 ２ 上記電力系統に短絡故障が生じたとき、上記制御装
   置が上記第１の制御スイツチング装置を非導通状態に制
   御し且つ上記第２の制御スイツチング装置を導通状態に
   制御することを特徴とする上記特許請求の範囲第１項記
   載の無効電力供給装置。